DTC改性木薯淀粉的合成及其在电镀废水处理中的应用研究

摘要

含有大量重金属的电镀废液不仅污染环境、造成资源的浪费，还制约了电镀工业的发展。采用传统的化学沉淀法进行处理，排放水中的重金属离子含量仍较高，难以达到排放标准，还会造成二次污染。因此，采取有效的处理手段，降低电镀废水排放中重金属浓度，同时又不产生二次污染，具有重要的环境和经济效益。
　　 本研究以木薯淀粉为原料，与N-羟甲基丙烯酰胺（N-MA）、二乙烯三胺（DTA）、二硫化碳等进行逐步反应，制备出具有螯合和絮凝双重效果的重金属螯合剂-二硫代氨基甲酸改性淀粉（DTCS），且螯合剂在水中高度分散；考察了诸影响因素对各步反应的影响，得出了最佳合成条件。
　　 本研究讨论了不同条件下螯合淀粉对重金属离子的重金属去除效果，结果显示：在单一离子溶液中，温度对重金属的去除无明显影响；pH值、螯合剂用量和搅拌时间对去除率影响较大；在同样的条件下螯合淀粉对金属离子的螯合强弱顺序为Cu2+>Cd2+>Pb2+>Ni2+>Cr3+；多种重金属离子共存或者有Na+、K+离子存在对去除率均有优化趋势；络合物存在不利于重金属离子的去除，但影响不显著。将螯合淀粉的絮凝性与常用絮凝剂Al2O3和聚丙烯酰胺（PAM）进行比较，其絮凝效果明显优于后两者。螯合淀粉在含铜离子的实际电镀废水应用结果显示：对于Cu2+浓度为30 ppm，体积为25 mL的实际电镀废水合适的去除条件是：螯合剂用量为0.1 g、搅拌时间为90 min、最佳pH值6～7，此时去除率为99.97％、出水浓度为0.009 ppm。本研究采用了FTIR、XRD、TG-DSC、SEM等表征方法对产物进行了结构表征，证明了产物有新的基团加入。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章文献综述

1.1我国的电镀工业现状

1.2电镀废水污染的治理方法

1.2.1电镀工艺的改进

1.2.2电镀废水处理

1.3含重金属电镀废水的处理方法

1.3.1中和絮凝沉淀法

1.3.2硫化物沉淀法

1.3.3铁氧法

1.3.4离子交换树脂法

1.3.5微电解法

1.3.6生物絮凝剂和生物吸附剂

1.3.7高分子重金属螯合剂

1.4国内外高分子重金属处理剂的研究进展

1.4.1纤维素类处理剂

1.4.2改性壳聚糖类吸附剂

1.4.3改性淀粉类处理剂

1.4.4 DTC类高分子处理剂的研究进展

1.5本课题的研究内容和意义

1.5.1研究的目的和意义

1.5.2研究的内容

第二章重金属螫合剂的合成

2.1仪器和药品

2.1.1实验仪器

2.1.2实验药品

2.2实验原理

2.3实验方法

2.3.1St-N-MA的合成

2.3.2氨基淀粉的合成

2.3.3螯合淀粉的合成

2.3.4产物的提纯

2.3.5具体的反应流程

2.4实验分析方法

2.4.1聚合率的测定

2.4.2产物中氮含量的测定

2.4.3产物中硫含量的测定

2.4.4废水中重金属浓度的测定

2.4.5产物螯合性能的测定

2.4.6产物絮凝性能的测定

2.5结果与分析

2.5.1合成St-N-MA最佳条件的确定

2.5.2合成胺基淀粉的最佳条件的确定

2.5.3合成螯合淀粉最佳条件的确定

2.6本章小结

第三章产物的结构与表征

3.1实验仪器和药品

3.1.1实验药品

3.1.2实验仪器

3.2实验方法

3.2.1付立叶红外吸收光谱(FTIR)分析

3.2.2热重分析和示差扫描量热法(TG-DSC)分析

3.2.3 X-射线衍射(XRD)分析

3.2.4扫描(SEM)电镜分析

3.2.5粒度分析

3.3表征结果与分析

3.3.1产物的红外表征

3.3.2热重分析和示差扫描量热法(TG-DSC)分析

3.3.3 X-射线衍射(XRD)分析

3.3.4扫描电镜(SEM)分析

3.3.5粒度分析

3.4.本章小结

第四章螯合淀粉性能和应用

4.1溶液的配置

4.1.1重金属离子模拟溶液的配置

4.1.2含无机盐离子重金属废液的配制

4.1.3含有络合剂重金属废液的配制

4.1.4黄泥水的配制

4.2实验方法和分析方法

4.2.1螯合性能的测定

4.2.2絮凝性能的测定

4.4.3离子浓度分析

4.4.4红外光谱分析

4.4.5 X射线衍射(XRD)分析

4.3螯合性能数据分析

4.3.1单一重金属离子螯合性能研究

4.3.2其他离子对螯合剂的影响

4.3.3电镀废水中铜离子的去除

4.3.4絮凝性能数据分析

4.4螯合金属离子产物的结构分析

4.4.1螯合金属离子产物的红外分析

4.4.2对螯合金属离子产物的XRD分析

4.5本章小结

第五章展望和建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况

附录